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.,1,電子信息工程課程設(shè)計(jì),主講:張文青,.,2,課題名稱基于DSP模數(shù)轉(zhuǎn)換器有效位(ENOB)的計(jì)算與分析,.,3,本設(shè)計(jì)所涉及到的知識(shí)點(diǎn)信號(hào)與系統(tǒng)數(shù)字信號(hào)處理DSP技術(shù)應(yīng)用微機(jī)接口技術(shù)電子設(shè)計(jì)技術(shù)Matlab應(yīng)用技術(shù),.,4,考核方式平時(shí)考勤占10%實(shí)際操作占50%設(shè)計(jì)報(bào)告占30%設(shè)計(jì)答辯占10%,.,5,課程設(shè)計(jì)目的:將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號(hào)后再進(jìn)行處理,是當(dāng)前信號(hào)處理普遍使用的方法,模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)就是將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)的器件。ADC有8位,10位,12位,16位等,理論上,轉(zhuǎn)換位數(shù)越多,轉(zhuǎn)換精度越高,但由于受到電路噪聲干擾,以及采樣頻率等因素的影響,實(shí)際上所獲得的轉(zhuǎn)換精度(轉(zhuǎn)換位數(shù))要低于理論值。所以,計(jì)算ADC的有效轉(zhuǎn)換位數(shù)對(duì)系統(tǒng)性能的評(píng)估就顯得尤為重要。,.,6,本次課程設(shè)計(jì)就是利用DSP實(shí)驗(yàn)裝置對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行數(shù)字化采樣存儲(chǔ),并通過(guò)USB接口傳輸?shù)接?jì)算機(jī)中,利用matlab編程對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理,計(jì)算ADC的有效轉(zhuǎn)換位數(shù)(ENOB)。通過(guò)調(diào)整信號(hào)頻率、采樣頻率等參數(shù),獲得這些參數(shù)與ENOB的關(guān)系曲線,最終計(jì)算出最佳的ENOB值。,.,7,所需儀器設(shè)備:信號(hào)發(fā)生器、示波器、DSP實(shí)驗(yàn)箱、計(jì)算機(jī)、USB連接電纜課程設(shè)計(jì)內(nèi)容:1、接通信號(hào)發(fā)生器和示波器的電源,調(diào)整信號(hào)發(fā)生器的頻率(小于2KHz),幅度(峰峰值小于1V),利用示波器測(cè)量確認(rèn)后,通過(guò)連接電纜將信號(hào)發(fā)生器的輸出連接到DSP實(shí)驗(yàn)箱的INPUT1端口。將DSP實(shí)驗(yàn)箱的OUT3端口連接示波器2、用USB連接電纜連接主機(jī)和DSP實(shí)驗(yàn)箱,.,8,3、接通DSP實(shí)驗(yàn)箱電源,根據(jù)液晶顯示屏顯示的提示信息進(jìn)行操作。1)上電后,首先選擇4(AD),按ENTER鍵確認(rèn)2)通過(guò)數(shù)字鍵選擇采樣頻率(符合那奎斯特采樣定理),按ENTER鍵確認(rèn)3)選擇“1”保存,通過(guò)主機(jī)上的采集軟件,可將采集的數(shù)據(jù)通過(guò)USB線上傳到主機(jī)。選則“2”不保存,可通過(guò)DSP試驗(yàn)箱的OUT3接口,通過(guò)示波器觀察波形,若系統(tǒng)正常,應(yīng)該能夠看到跟信號(hào)發(fā)生器輸出一致的波形,以此來(lái)驗(yàn)證電路系統(tǒng)的正確性。4)若在3)選擇“1”保存后,主機(jī)會(huì)提示安裝USB驅(qū)動(dòng),正確安裝驅(qū)動(dòng)后,打開(kāi)主機(jī)上的數(shù)據(jù)采集軟件,如圖所示:,.,9,數(shù)據(jù)采集軟件界面,.,10,5)點(diǎn)擊“start”,開(kāi)始數(shù)據(jù)傳輸,若系統(tǒng)工作正常,SuccessedTransfers后會(huì)顯示“5”,表明收到5個(gè)數(shù)據(jù)包,若顯示信息不是5,則將DSP試驗(yàn)箱斷電,重新開(kāi)始。6)若5)正常,則主機(jī)會(huì)產(chǎn)生一個(gè)數(shù)據(jù)文件USB.DAT,這就是ADC采集的數(shù)據(jù),共1024個(gè)采樣點(diǎn),每個(gè)采樣點(diǎn)為12位有效數(shù)字,表示為2個(gè)字節(jié),高8位在前(其中高4位為0),低8位在后。4、利用matlab編寫程序,繪制出時(shí)域波形和頻譜圖,利用公式求出ENOB。5、matlab讀取數(shù)據(jù)的參考源程序如下:要求:讀懂程序,進(jìn)行修改,補(bǔ)充,.,11,clc;clear;closeall;FileName,PathName=uigetfile(*.dat,Selectthe*.datfile);f=fullfile(PathName,filesep,FileName);fid=fopen(f,r);data=fscanf(fid,%x);fclose(fid);data=data(1:2:end)*256+data(2:2:end);datsgn=data;plot(datsgn);%時(shí)域波形,.,12,實(shí)驗(yàn)要求:1)用matlab編寫程序,繪制時(shí)域波形圖、頻譜圖,計(jì)算ENOB2)通過(guò)改變信號(hào)頻率和采樣頻率,獲取這些參數(shù)與ENOB的對(duì)應(yīng)關(guān)系,繪制出對(duì)應(yīng)曲線圖。3)設(shè)置最佳參數(shù),求出最佳的ENOB,要求計(jì)算出的ENOB7(SNR取10lg())4)通過(guò)查找資料自己設(shè)計(jì)最佳的matlab程序算法5)參考方法:對(duì)采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行FFT,求出基波能量和諧波能量,計(jì)算出信噪比(SNR),利用公式求解ENOB參考公式:ENOB=(SNR-1.79)/6.02,.,13,課程設(shè)計(jì)結(jié)束,提交詳細(xì)的課程設(shè)計(jì)報(bào)告(設(shè)計(jì)報(bào)告要求見(jiàn)下一頁(yè))課程設(shè)計(jì)時(shí)間:第一周,5天,每天8小時(shí)提示:注意采樣頻率、信號(hào)頻率、FFT點(diǎn)數(shù)之間的最佳對(duì)應(yīng)關(guān)系。參考文獻(xiàn):電子科技,2010年第23卷第3期,ADC模數(shù)轉(zhuǎn)換器有效位計(jì)算計(jì)算機(jī)測(cè)量與控制.2010.
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